KR20130110013A - Heat treatment system, heat treatment method, and computer-readable recording medium having a program - Google Patents

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KR20130110013A
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유이치 다케나가
다이스케 구도
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

PURPOSE: A heat treatment system, a heat treatment method, and a computer readable recording medium with a program satisfy target heat treatment characteristics by forming a D-poly film on a semiconductor wafer according to heat treatment conditions including calculated temperature and calculated flow rates. CONSTITUTION: A heating means (10) heats inside a processing chamber accommodating multiple objects (W). Multiple process gas supply units (21-23) supply process gas into the processing chamber. A heat treatment condition storage means stores heat treatment conditions according to processing details. Heat treatment units (16-18) thermally treat the object according to the heat treatment conditions stored in the heat treatment condition storage unit. An adjusting unit (50) satisfies target heat treatment characteristics by thermally treating the object according to the changed heat treatment conditions. [Reference numerals] (50) Control unit

Description

열처리 시스템, 열처리 방법 및, 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능 기록매체{HEAT TREATMENT SYSTEM, HEAT TREATMENT METHOD, AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM HAVING A PROGRAM}Heat-treatment system, heat-treatment method, and computer-readable recording medium having recorded thereon a program {HEAT TREATMENT SYSTEM, HEAT TREATMENT METHOD, AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM HAVING A PROGRAM}

본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피(被)처리체를 열처리하는 열처리 시스템, 열처리 방법 및, 프로그램에 관한 것으로, 특히, 피처리체를 다수매 일괄하여 처리하는 배치식의 열처리 시스템, 열처리 방법 및, 프로그램에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment system, a heat treatment method, and a program for heat treating a target object such as a semiconductor wafer, and more particularly, a batch heat treatment system, a heat treatment method, and a plurality of batches to be processed. It's about the program.

반도체 장치의 제조 공정에서는, 다수매의 피처리체, 예를 들면, 반도체 웨이퍼의 성막 처리, 산화 처리 혹은 확산 처리 등을 일괄하여 행하는 배치식의 열처리 시스템이 이용되고 있다. 배치식의 열처리 시스템에서는, 효율적으로 반도체 웨이퍼를 처리하는 것이 가능하지만, 다수매의 반도체 웨이퍼의 처리에 대해서, 그 처리의 균일성을 확보하는 것은 곤란하다. In the manufacturing process of a semiconductor device, the batch type heat processing system which performs a film-forming process, an oxidation process, a diffusion process, etc. of a large number of to-be-processed objects, for example, a semiconductor wafer, is used. In the batch heat treatment system, it is possible to process the semiconductor wafer efficiently, but it is difficult to ensure uniformity of the processing with respect to the processing of a plurality of semiconductor wafers.

이러한 문제를 해결하기 위해, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 확산로(diffusion furnace) 내로 가스를 도입하는 가스 인젝터를 상부용, 중앙부용, 하부용의 3개 이상 복수개 갖고, 각각 독립하여 유량을 제어함으로써 가스의 공급량을 균일하게 하여, 반도체 장치의 수율을 향상시키는 방법이 제안되고 있다. In order to solve such a problem, for example, Patent Document 1 has three or more gas injectors for introducing gas into a diffusion furnace for the upper part, the center part, and the lower part, and each independently has a flow rate. The method of making gas supply uniform by controlling it and improving the yield of a semiconductor device is proposed.

일본공개특허공보 평11-121389호Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-121389

그런데, 인(P)을 도프한 폴리실리콘막(D-poly막)의 제조 공정에서는, 성막 온도와 PH3 유량의 2개의 열처리 조건을 변화시킴으로써, 형성되는 D-poly막의 막두께와 막 중의 P농도를 최적인 범위로 조정하고 있다. 이러한 조정에서는, 예를 들면, PH3 유량을 변화시키는 것과 같이, 1개의 열처리 조건을 변화시켜도, D-poly막의 막두께와 막 중의 P농도의 양쪽이 변화해 버리는 점에서, 열처리 시스템의 조작자의 경험이나 감에 기초하여 행해지고 있다. 이 때문에, 열처리 시스템이나 프로세스에 관한 지식이나 경험이 없는 조작자라도, 피처리체로의 열처리를 용이하게 조정할 수 있는 바와 같은 열처리 시스템 및 열처리 방법이 요구되고 있다. By the way, in the manufacturing process of a polysilicon film (D-poly film) doped with (P), by changing a two heat treatment conditions of the film formation temperature and the PH 3 flow rate, P of the D-poly film thickness and the film is formed The concentration is adjusted to the optimum range. In such adjustment, even if one heat treatment condition is changed, for example, by changing the pH 3 flow rate, both the film thickness of the D-poly film and the P concentration in the film are changed. It is done based on experience and sense. For this reason, there is a demand for a heat treatment system and a heat treatment method such that even an operator without knowledge or experience in a heat treatment system or a process can easily adjust the heat treatment to a workpiece.

본 발명은, 상기 실상을 감안하여 이루어진 것으로, 피처리체로의 열처리를 용이하게 조정할 수 있는 열처리 시스템, 열처리 방법 및, 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다. This invention is made | formed in view of the said real condition, and an object of this invention is to provide the heat processing system, the heat processing method, and the program which can adjust the heat processing to a to-be-processed object easily.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 관점에 따른 열처리 시스템은,In order to achieve the above object, the heat treatment system according to the first aspect of the present invention,

복수매의 피처리체를 수용하는 처리실 내를 가열하는 가열 수단과,Heating means for heating an inside of a processing chamber accommodating a plurality of workpieces;

상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 복수의 처리 가스 공급 수단과,A plurality of processing gas supply means for supplying a processing gas into the processing chamber;

상기 가열 수단에 의해 가열되는 처리실 내의 온도, 상기 처리 가스 공급 수단에 의해 공급시키는 처리 가스의 유량을 포함하는, 처리 내용에 따른 열처리 조건을 기억하는 열처리 조건 기억 수단과,Heat treatment condition storage means for storing a heat treatment condition according to the contents of the treatment, including a temperature in the process chamber heated by the heating means and a flow rate of the process gas supplied by the process gas supply means;

상기 처리실 내의 온도 및 상기 처리 가스의 유량의 변화와, 열처리 결과를 나타내는 열처리 특성의 변화와의 관계를 나타내는 모델을 기억하는 모델 기억 수단과,Model storage means for storing a model indicating a relationship between a change in temperature in the processing chamber and a flow rate of the processing gas and a change in heat treatment characteristics indicating a heat treatment result;

상기 열처리 조건 기억 수단에 의해 기억된 열처리 조건으로 상기 피처리체를 열처리하는 열처리 수단과,Heat treatment means for heat-treating the object under heat treatment conditions stored by the heat treatment condition storage means;

상기 열처리 수단에 의해 열처리된 열처리 결과가 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는지 아닌지를 판별하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하지 않는다고 판별하면, 당해 열처리 특성과 상기 모델 기억 수단에 의해 기억된 모델에 기초하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는 바와 같은 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량을 산출하는 산출 수단과,If it is determined whether the heat treatment result heat-treated by the heat treatment means satisfies the target heat treatment characteristic, and if it is determined that the target heat treatment characteristic is not satisfied, the heat treatment characteristic and the model stored by the model storage means are determined. Calculating means for calculating the flow rate of the temperature and the processing gas in the processing chamber as satisfying the target heat treatment characteristics based on the above;

상기 열처리 조건 기억 수단에 의해 기억된 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량을 상기 산출 수단에 의해 산출된 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량으로 각각 변경하고, 변경한 열처리 조건으로 상기 피처리체를 열처리하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는 열처리로 조정하는 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. The temperature in the processing chamber and the flow rate of the processing gas stored by the heat treatment condition storage means are respectively changed to the temperature in the processing chamber and the flow rate of the processing gas calculated by the calculation means, and the heat treatment target object is subjected to the changed heat treatment conditions. And adjusting means for adjusting to a heat treatment that satisfies the target heat treatment characteristics.

상기 처리실은 복수의 존으로 구분되고,The processing chamber is divided into a plurality of zones,

상기 모델 기억 수단에 기억된 모델은, 존마다의 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량의 변화와, 존마다의 열처리 특성의 변화와의 관계를 나타내고,The model stored in the said model storage means shows the relationship between the change of the temperature in the process chamber for each zone, the flow volume of a process gas, and the change of the heat processing characteristic for each zone,

상기 가열 수단은, 상기 처리실 내의 존마다 온도 설정 가능하고,The heating means can set the temperature for each zone in the processing chamber,

상기 처리 가스 공급 수단은, 상기 처리실 내의 존마다 처리 가스의 유량을 설정 가능한 것이 바람직하다. It is preferable that the said process gas supply means can set the flow volume of a process gas for every zone in the said process chamber.

상기 처리 내용은, 예를 들면, 성막 처리이다. The processing content is, for example, a film forming process.

본 발명의 제2 관점에 따른 열처리 방법은,Heat treatment method according to a second aspect of the present invention,

복수매의 피처리체를 수용하는 처리실 내를 가열하는 가열 수단과, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 복수의 처리 가스 공급 수단과, 상기 가열 수단에 의해 가열되는 처리실 내의 온도, 상기 처리 가스 공급 수단에 의해 공급시키는 처리 가스의 유량을 포함하는, 처리 내용에 따른 열처리 조건을 기억하는 열처리 조건 기억 수단과, 상기 열처리 조건 기억 수단에 의해 기억된 열처리 조건으로 상기 피처리체를 열처리하는 열처리 수단을 구비하는 열처리 장치의 열처리 방법으로서,Heating means for heating the inside of the processing chamber accommodating a plurality of workpieces, a plurality of processing gas supply means for supplying the processing gas into the processing chamber, a temperature in the processing chamber heated by the heating means, and the processing gas supply means. A heat treatment comprising a heat treatment condition storage means for storing the heat treatment conditions according to the treatment contents including a flow rate of the processing gas to be supplied by the heat treatment means, and heat treatment means for heat-treating the object under heat treatment conditions stored by the heat treatment condition storage means. As a heat treatment method of the device,

상기 처리실 내의 온도 및 상기 처리 가스의 유량의 변화와, 열처리 결과를 나타내는 열처리 특성의 변화와의 관계를 나타내는 모델을 기억하고,The model which shows the relationship between the temperature in the said process chamber, the change of the flow volume of the said processing gas, and the change of the heat processing characteristic which shows a heat processing result is memorized,

상기 열처리 수단에 의해 열처리된 열처리 결과가 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는지 아닌지를 판별하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하지 않는다고 판별하면, 당해 열처리 특성과 상기 기억된 모델에 기초하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는 바와 같은 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량을 산출하는 산출 공정과,If it is determined whether the heat treatment result heat-treated by the heat treatment means satisfies the target heat treatment characteristic, and if it is determined that the target heat treatment characteristic is not satisfied, the target heat treatment characteristic and the stored model are based on the target heat treatment characteristic. A calculating step of calculating a temperature in the processing chamber and a flow rate of the processing gas as satisfying the heat treatment characteristics of

상기 열처리 조건 기억 수단에 의해 기억된 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량을 상기 산출 공정에서 산출된 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량으로 각각 변경하고, 변경한 열처리 조건으로 상기 피처리체를 열처리하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는 열처리로 조정하는 조정 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다. The temperature in the processing chamber and the flow rate of the processing gas stored by the heat treatment condition storage means are respectively changed to the temperature in the processing chamber and the flow rate of the processing gas calculated in the calculation step, and the heat treatment target object is subjected to heat treatment under the changed heat treatment conditions. It is characterized by including the adjusting step of adjusting to a heat treatment that satisfies the target heat treatment characteristics.

상기 처리실은 복수의 존으로 구분되고,The processing chamber is divided into a plurality of zones,

상기 모델은, 존마다의 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량의 변화와, 존마다의 열처리 특성의 변화와의 관계를 나타내고,The said model shows the relationship between the change of the temperature in the process chamber for every zone, the flow volume of a process gas, and the change of the heat processing characteristic for every zone,

상기 가열 수단은, 상기 처리실 내의 존마다 온도 설정 가능하고,The heating means can set the temperature for each zone in the processing chamber,

상기 처리 가스 공급 수단은, 상기 처리실 내의 존마다 처리 가스의 유량을 설정 가능한 것이 바람직하다. It is preferable that the said process gas supply means can set the flow volume of a process gas for every zone in the said process chamber.

상기 처리 내용은, 예를 들면, 성막 처리이다. The processing content is, for example, a film forming process.

본 발명의 제3 관점에 따른 프로그램은,The program according to the third aspect of the present invention,

컴퓨터를, Computer,

복수매의 피처리체를 수용하는 처리실 내를 가열하는 가열 수단에 의해 가열되는 처리실 내의 온도, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 복수의 처리 가스 공급 수단에 의해 공급시키는 처리 가스의 유량을 포함하는, 처리 내용에 따른 열처리 조건을 기억하는 열처리 조건 기억 수단,A process including a temperature in the processing chamber heated by a heating means for heating the inside of the processing chamber accommodating a plurality of target objects, and a flow rate of the processing gas supplied by the plurality of processing gas supply means for supplying the processing gas into the processing chamber. Heat treatment condition storage means for storing heat treatment conditions according to the contents;

상기 처리실 내의 온도 및 상기 처리 가스의 유량의 변화와, 열처리 결과를 나타내는 열처리 특성의 변화와의 관계를 나타내는 모델을 기억하는 모델 기억 수단,Model storage means for storing a model indicating a relationship between a change in temperature in the processing chamber and a flow rate of the processing gas and a change in heat treatment characteristics indicating a heat treatment result;

상기 열처리 조건 기억 수단에 의해 기억된 열처리 조건으로 상기 피처리체를 열처리하는 열처리 수단,Heat treatment means for heat-treating the object under heat treatment conditions memorized by the heat treatment condition storage means;

상기 열처리 수단에 의해 열처리된 열처리 결과가 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는지 아닌지를 판별하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하지 않는다고 판별하면, 당해 열처리 특성과 상기 모델 기억 수단에 의해 기억된 모델에 기초하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는 바와 같은 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량을 산출하는 산출 수단,If it is determined whether the heat treatment result heat-treated by the heat treatment means satisfies the target heat treatment characteristic, and if it is determined that the target heat treatment characteristic is not satisfied, the heat treatment characteristic and the model stored by the model storage means are determined. Calculation means for calculating the flow rate of the temperature and the processing gas in the processing chamber as satisfying the target heat treatment characteristics based on the above;

상기 열처리 조건 기억 수단에 의해 기억된 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량을 상기 산출 수단에 의해 산출된 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량으로 각각 변경하고, 변경한 열처리 조건으로 상기 피처리체를 열처리하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는 열처리로 조정하는 조정 수단으로서 기능시키는 것을 특징으로 한다. The temperature in the processing chamber and the flow rate of the processing gas stored by the heat treatment condition storage means are respectively changed to the temperature in the processing chamber and the flow rate of the processing gas calculated by the calculation means, and the heat treatment target object is subjected to the changed heat treatment conditions. It functions as an adjustment means for adjusting to the heat processing which satisfy | fills the target heat processing characteristic.

본 발명에 의하면, 피처리체로의 열처리를 용이하게 조정할 수 있다. According to this invention, the heat processing to a to-be-processed object can be adjusted easily.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 제어부의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3은 반응관 내의 존(ZONE)을 나타내는 도면이다.
도 4는 소정 ZONE의 온도 또는 PH3의 유량의 변화와, 각 ZONE에 형성되는 D-poly막의 막두께 및 P농도와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 조정 처리를 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 6은 조작자가 입력한 D-poly막의 막두께, P농도를 나타내는 도면이다.
도 7은 프로세스용 레시피의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 측정된 D-poly막의 막두께, P농도를 나타내는 도면이다.
도 9는 산출된 온도 및 유량을 나타내는 도면이다.
도 10은 조정 후의 D-poly막의 막두께, P농도를 나타내는 도면이다. 1 is a view showing the structure of a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a configuration example of the control unit of FIG. 1.
3 is a view showing a zone in the reaction tube.
Fig. 4 is a graph showing the relationship between the temperature of a predetermined zone or the flow rate of PH 3 and the film thickness and P concentration of the D-poly film formed in each zone.
5 is a flowchart for explaining an adjustment process.
Fig. 6 shows the film thickness and P concentration of the D-poly film input by the operator.
7 is a diagram illustrating an example of a recipe for a process.
Fig. 8 shows the measured film thickness and P concentration of the D-poly film.
9 is a view showing the calculated temperature and flow rate.
Fig. 10 shows the film thickness and P concentration of the D-poly film after the adjustment.

(발명을 실시하기 위한 형태)(Mode for carrying out the invention)

이하, 본 발명의 열처리 시스템, 열처리 방법 및, 프로그램을, 도 1에 나타내는 배치식의 종형(縱型)의 열처리 장치에 적용한 경우를 예로 본 실시 형태를 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 성막용 가스로서, SiH4 가스를 이용하고, 도프용 가스로서 PH3 가스를 이용하여 인 도프 폴리실리콘막(D-poly막)을 형성하는 경우를 예로 본 발명을 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereafter, this embodiment is demonstrated to an example by the case where the heat processing system, the heat processing method, and the program of this invention are applied to the vertical type heat processing apparatus of the batch type shown in FIG. In the present embodiment, the present invention will be described as an example in which a phosphorus-doped polysilicon film (D-poly film) is formed using SiH 4 gas as the film forming gas and PH 3 gas as the dope gas. do.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 열처리 장치(1)는, 대략 원통 형상이며 천정이 있는 반응관(2)을 구비하고 있다. 반응관(2)은, 그 길이 방향이 수직 방향으로 향하도록 배치되어 있다. 반응관(2)은, 내열 및 내부식성이 우수한 재료, 예를 들면, 석영에 의해 형성되어 있다. As shown in FIG. 1, the heat processing apparatus 1 of this embodiment is equipped with the reaction tube 2 with a substantially cylindrical shape, and a ceiling. The reaction tube 2 is arrange | positioned so that the longitudinal direction may face a vertical direction. The reaction tube 2 is formed of a material excellent in heat resistance and corrosion resistance, for example, quartz.

반응관(2)의 하측에는, 대략 원통 형상의 매니폴드(3)가 형성되어 있다. 매니폴드(3)는, 그 상단이 반응관(2)의 하단과 기밀하게 접합되어 있다. 매니폴드(3)에는, 반응관(2) 내의 가스를 배기하기 위한 배기관(4)이 기밀하게 접속되어 있다. 배기관(4)에는, 밸브, 진공 펌프 등으로 이루어지는 압력 조정부(5)가 형성되어 있어, 반응관(2) 내를 소망하는 압력(진공도)으로 조정한다. A substantially cylindrical manifold 3 is formed below the reaction tube 2. The upper end of the manifold 3 is hermetically joined to the lower end of the reaction tube 2. The exhaust pipe 4 for exhausting the gas in the reaction tube 2 is hermetically connected to the manifold 3. The exhaust pipe 4 is provided with a pressure regulator 5 composed of a valve, a vacuum pump, and the like, and adjusts the inside of the reaction tube 2 to a desired pressure (vacuum degree).

매니폴드(3)(반응관(2))의 하방에는, 덮개체(6)가 배치되어 있다. 덮개체(6)는, 보트 엘리베이터(7)에 의해 상하이동 가능하게 구성되며, 보트 엘리베이터(7)에 의해 덮개체(6)가 상승하면 매니폴드(3)(반응관(2))의 하방측(로구(furnace entrance) 부분)이 폐쇄되고, 보트 엘리베이터(7)에 의해 덮개체(6)가 하강하면 반응관(2)의 하방측(로구 부분)이 개구되도록 배치되어 있다. The lid 6 is disposed below the manifold 3 (reaction tube 2). The lid 6 is configured to be movable by the boat elevator 7, and when the lid 6 rises by the boat elevator 7, the lower part of the manifold 3 (reaction tube 2) is lowered. When the side (furnace entrance part) is closed and the cover body 6 is lowered by the boat elevator 7, it is arrange | positioned so that the lower side (furnace part) of the reaction tube 2 may open.

덮개체(6)의 상부에는, 보온통(단열체)(8)을 개재하여, 웨이퍼 보트(9)가 형성되어 있다. 웨이퍼 보트(9)는, 피처리체, 예를 들면, 반도체 웨이퍼(W)를 수용(보유지지)하는 웨이퍼 보유지지구이며, 본 실시 형태에서는, 반도체 웨이퍼(W)가 수직 방향으로 소정의 간격을 두고 복수매, 예를 들면, 150매 수용 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 웨이퍼 보트(9)에 반도체 웨이퍼(W)를 수용하고, 보트 엘리베이터(7)에 의해 덮개체(6)를 상승시킴으로써, 반도체 웨이퍼(W)가 반응관(2) 내에 로드된다. The wafer boat 9 is formed in the upper part of the lid body 6 via the heat insulating cylinder (heat insulating body) 8. The wafer boat 9 is a wafer holding tool that accommodates (holds) a target object, for example, a semiconductor wafer W. In this embodiment, the semiconductor wafer W has a predetermined interval in the vertical direction. A plurality of sheets, for example, 150 sheets can be accommodated. The semiconductor wafer W is loaded into the reaction tube 2 by accommodating the semiconductor wafer W in the wafer boat 9 and raising the lid 6 by the boat elevator 7.

반응관(2)의 주위에는, 반응관(2)을 둘러싸도록, 예를 들면, 저항 발열체로 이루어지는 히터부(10)가 형성되어 있다. 이 히터부(10)에 의해 반응관(2)의 내부가 소정의 온도로 가열되고, 이 결과, 반도체 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 가열된다. 히터부(10)는, 예를 들면, 3단(段)으로 배치된 히터(11∼13)로 구성되며, 히터(11∼13)에는, 각각 전력 컨트롤러(16∼18)가 접속되어 있다. 이 때문에, 이 전력 컨트롤러(16∼18)로 각각 독립하여 전력을 공급함으로써, 히터(11∼13)를 각각 독립적으로 소망하는 온도로 가열할 수 있다. 이와 같이, 반응관(2) 내는, 이 히터(11∼13)에 의해, 도 3에 나타내는 바와 같은 3개의 존으로 구분되어 있다. 예를 들면, 반응관(2) 내의 TOP(ZONE)을 가열하는 경우에는, 전력 컨트롤러(16)를 제어하여 히터(11)를 소망하는 온도로 가열한다. 반응관(2) 내의 CTR(ZONE)을 가열하는 경우에는, 전력 컨트롤러(17)를 제어하여 히터(12)를 소망하는 온도로 가열한다. 반응관(2) 내의 BTM(ZONE)을 가열하는 경우에는, 전력 컨트롤러(18)를 제어하여 히터(13)를 소망하는 온도로 가열한다. In the circumference | surroundings of the reaction tube 2, the heater part 10 which consists of resistance heating elements is formed so that the reaction tube 2 may be surrounded, for example. The inside of the reaction tube 2 is heated to a predetermined temperature by the heater unit 10, and as a result, the semiconductor wafer W is heated to a predetermined temperature. The heater part 10 is comprised from the heaters 11-13 arrange | positioned in three steps, for example, and the power controllers 16-18 are respectively connected to the heaters 11-13. For this reason, by supplying electric power to these power controllers 16-18 independently, each of the heaters 11-13 can be heated independently to a desired temperature. In this way, the inside of the reaction tube 2 is divided into three zones as shown in FIG. 3 by the heaters 11 to 13. For example, when heating TOP (ZONE) in the reaction tube 2, the power controller 16 is controlled to heat the heater 11 to a desired temperature. When heating CTR (ZONE) in the reaction tube 2, the power controller 17 is controlled to heat the heater 12 to a desired temperature. When heating BTM (ZONE) in the reaction tube 2, the power controller 18 is controlled to heat the heater 13 to a desired temperature.

또한, 매니폴드(3)에는, 반응관(2) 내에 처리 가스를 공급하는 복수의 처리 가스 공급관이 형성되어 있다. 본 예에서는, 불순물(P)로 도프된 폴리실리콘막(D-poly막)을 형성하는 점에서, 처리 가스 공급관으로부터 공급되는 처리 가스로서는, 성막용 가스로서의 SiH4 가스, 도프용 가스로서의 PH3 가스 등이 있다. 또한, 도 1에서는, 매니폴드(3)에 PH3 가스를 공급하는 3개의 PH3 가스 공급관(21∼23)을 도시하고 있다. Moreover, the manifold 3 is provided with the some process gas supply line which supplies a process gas in the reaction tube 2. In this example, since the polysilicon film (D-poly film) doped with the impurity P is formed, as the processing gas supplied from the processing gas supply pipe, SiH 4 gas as the film forming gas and PH 3 as the dope gas Gas and the like. In Figure 1, there is shown a three PH 3 gas supply pipe 21 to 23 for supplying PH 3 gas to the manifold (3).

PH3 가스 공급관(21)은, 매니폴드(3)의 측방에서 웨이퍼 보트(9)의 상부(TOP) 부근까지 연장되도록 형성되어 있다. PH3 가스 공급관(22)은, 매니폴드(3)의 측방에서 웨이퍼 보트(9)의 중앙(CTR) 부근까지 연장되도록 형성되어 있다. PH3 가스 공급관(23)은, 매니폴드(3)의 측방에서 웨이퍼 보트(9)의 하부(BTM) 부근까지 연장되도록 형성되어 있다. 이 때문에, 반응관(2) 내의 TOP(ZONE)으로부터 PH3 가스를 공급하는 경우에는 PH3 가스 공급관(21)을 통하여 반응관(2) 내에 공급하고, 반응관(2) 내의 CTR(ZONE)로부터 PH3 가스를 공급하는 경우에는 PH3 가스 공급관(22)을 통하여 반응관(2) 내에 공급하고, 반응관(2) 내의 BTM(ZONE)으로부터 PH3 가스를 공급하는 경우에는 PH3 가스 공급관(23)을 통하여 반응관(2) 내에 공급한다. The PH 3 gas supply pipe 21 is formed to extend from the side of the manifold 3 to the vicinity of the upper portion TOP of the wafer boat 9. The PH 3 gas supply pipe 22 is formed to extend from the side of the manifold 3 to the vicinity of the center CTR of the wafer boat 9. The PH 3 gas supply pipe 23 is formed to extend from the side of the manifold 3 to the vicinity of the lower portion BTM of the wafer boat 9. For this reason, when PH 3 gas is supplied from TOP (ZONE) in the reaction tube 2, it is supplied into the reaction tube 2 through the PH 3 gas supply tube 21, and CTR (ZONE) in the reaction tube 2 is supplied. from the case of supplying PH 3 gas, it is fed into the reaction tube 2 through the PH 3 gas supply pipe 22 and supplies the PH 3 gas from a BTM (ZONE) in the reaction tube 2, the PH 3 gas supply line It feeds into the reaction tube 2 through (23).

각 PH3 가스 공급관(21∼23)에는, 각각, 유량 조정부(24∼26)가 형성되어 있다. 유량 조정부(24∼26)는, PH3 가스 공급관(21∼23) 내를 흐르는 PH3 가스의 유량을 조정하기 위한 매스 플로우 컨트롤러(MFC) 등으로 구성되어 있다. 이 때문에, PH3 가스 공급관(21∼23)으로부터 공급되는 PH3 가스는, 유량 조정부(24∼26)에 의해 소망하는 유량으로 조정되어, 각각 반응관(2) 내에 공급된다. In each PH 3 gas supply pipe 21 to 23, flow rate adjusting units 24 to 26 are formed, respectively. The flow rate adjusting parts 24 to 26 are constituted by a mass flow controller (MFC) or the like for adjusting the flow rate of the PH 3 gas flowing through the PH 3 gas supply pipes 21 to 23. For this reason, the PH 3 gas supplied from the PH 3 gas supply pipes 21 to 23 is adjusted to a desired flow rate by the flow rate adjusting units 24 to 26 , and is supplied into the reaction tube 2, respectively.

또한, 열처리 장치(1)는, 반응관(2) 내의 가스 유량, 압력, 처리 분위기의 온도와 같은 처리 파라미터를 제어하기 위한 제어부(컨트롤러)(50)를 구비하고 있다. 제어부(50)는, 유량 조정부(24∼26), 압력 조정부(5), 히터(11∼13)의 전력 컨트롤러(16∼18) 등으로 제어 신호를 출력한다. 도 2에 제어부(50)의 구성을 나타낸다. Moreover, the heat processing apparatus 1 is equipped with the control part (controller) 50 for controlling process parameters, such as the gas flow volume, the pressure in the reaction tube 2, and the temperature of a process atmosphere. The control part 50 outputs a control signal to the flow volume adjusting parts 24-26, the pressure adjusting part 5, the power controllers 16-18 of the heaters 11-13, etc. The structure of the control part 50 is shown in FIG.

도 2에 나타내는 바와 같이, 제어부(50)는, 모델 기억부(51)와, 레시피 기억부(52)와, ROM(53)과, RAM(54)과, I/O 포트(55)와, CPU(56)와, 이들을 상호 접속하는 버스(57)로 구성되어 있다. As shown in FIG. 2, the control unit 50 includes a model storage unit 51, a recipe storage unit 52, a ROM 53, a RAM 54, an I / O port 55, It consists of the CPU 56 and the bus 57 which mutually connects them.

모델 기억부(51)에는, 반응관(2) 내의 온도 및 PH3의 유량의 변화와, D-poly막의 막두께 및 막 중에 포함되는 P농도의 변화와의 관계를 나타내는 모델이 기억되어 있다. 또한, 이 모델의 상세에 대해서는 후술한다. The model storage unit 51 stores a model that shows the relationship between changes in the temperature in the reaction tube 2 and the flow rate of PH 3 , and changes in the film thickness of the D-poly film and the P concentration contained in the film. In addition, the detail of this model is mentioned later.

레시피 기억부(52)에는, 이 열처리 장치(1)에서 실행되는 성막 처리의 종류에 따라서, 제어 순서를 정하는 프로세스용 레시피가 기억되어 있다. 프로세스용 레시피는, 유저가 실제로 행하는 처리(프로세스)마다 준비되는 레시피이며, 반응관(2)으로의 반도체 웨이퍼(W)의 로드부터, 처리 완료된 반도체 웨이퍼(W)를 언로드할 때까지의, 각 부의 온도의 변화, 반응관(2) 내의 압력 변화, 가스 공급의 개시 및 정지 타이밍, 공급량 등을 규정한다. In the recipe storage unit 52, a recipe for a process for determining a control procedure is stored according to the type of film forming process performed in the heat treatment apparatus 1. A process recipe is a recipe prepared for every process (process) actually performed by a user, and each process from loading of the semiconductor wafer W to the reaction tube 2 until unloading the processed semiconductor wafer W is carried out. The change of negative temperature, the pressure change in the reaction tube 2, the start and stop timing of gas supply, the supply amount, etc. are prescribed | regulated.

ROM(53)은, EEPROM, 플래시 메모리, 하드 디스크 등으로 구성되며, CPU(56)의 동작 프로그램 등을 기억하는 기록 매체이다. The ROM 53 is composed of an EEPROM, a flash memory, a hard disk, and the like, and is a recording medium that stores an operating program of the CPU 56 and the like.

RAM(54)은, CPU(56)의 워크 에어리어 등으로서 기능한다. The RAM 54 functions as a work area or the like of the CPU 56.

I/O 포트(55)는, 온도, 압력, 가스의 유량에 관한 측정 신호를 CPU(56)에 공급함과 함께, CPU(56)가 출력하는 제어 신호를 각 부(압력 조정부(5), 히터(11∼13)의 전력 컨트롤러(16∼18), 유량 조정부(24∼26) 등)로 출력한다. 또한, I/O 포트(55)에는, 조작자가 열처리 장치(1)를 조작하는 조작 패널(58)이 접속되어 있다. The I / O port 55 supplies the CPU 56 with measurement signals relating to the temperature, pressure, and flow rate of the gas, and supplies control signals output from the CPU 56 to the respective parts (pressure regulator 5, heater). Output to the power controllers 16 to 18, the flow rate adjusting units 24 to 26, and the like (11 to 13). Moreover, the operation panel 58 which an operator operates the heat processing apparatus 1 is connected to the I / O port 55.

CPU(Central Processing Unit)(56)는, 제어부(50)의 중추를 구성하며, ROM(53)에 기억된 동작 프로그램을 실행하고, 조작 패널(58)로부터의 지시에 따라, 레시피 기억부(52)에 기억되어 있는 프로세스용 레시피를 따라서, 열처리 장치(1)의 동작을 제어한다. The CPU (Central Processing Unit) 56 constitutes the backbone of the control unit 50, executes the operation program stored in the ROM 53, and in accordance with the instruction from the operation panel 58, the recipe storage unit 52. The operation of the heat treatment apparatus 1 is controlled according to the process recipe stored in the above.

또한, CPU(56)는, 모델 기억부(51)에 기억되어 있는 모델과, 반응관(2) 내의 온도 및 PH3의 유량에 기초하여, D-poly막의 막두께 및 이 막 중에 포함되는 P농도를 산출한다. 그리고, D-poly막의 막두께 및 이 막 중에 포함되는 P농도가 산출한 막두께 및 P농도가 되도록, 전력 컨트롤러 등으로 제어 신호를 출력하여, 반응관(2) 내의 온도 및 PH3의 유량을 조정한다. 또한, CPU(56)는, 대응하는 레시피 기억부(52)에 기억되어 있는 반응관(2) 내의 온도 및 PH3 유량을, 산출한 막두께 및 P농도가 되는 반응관(2) 내의 온도 및 PH3 유량으로 갱신한다. In addition, the CPU 56 stores the film thickness of the D-poly film and P contained in the film based on the model stored in the model storage unit 51, the temperature in the reaction tube 2, and the flow rate of PH 3 . Calculate the concentration. Then, a control signal is outputted to a power controller or the like so that the film thickness of the D-poly film, the film thickness and the P concentration contained in the film are calculated, and the flow rate of the temperature in the reaction tube 2 and the pH 3 are adjusted. Adjust In addition, the CPU 56 calculates the temperature in the reaction tube 2 and the PH 3 flow rate stored in the corresponding recipe storage unit 52, and the temperature in the reaction tube 2 serving as the calculated film thickness and P concentration. Update to pH 3 flow rate.

버스(57)는, 각 부의 사이에서 정보를 전달한다. The bus 57 transfers information between the parts.

다음으로, 모델 기억부(51)에 기억되어 있는 모델에 대해서 설명한다. 전술한 바와 같이, 모델 기억부(51)에는, 반응관(2) 내의 온도 및 PH3의 유량의 변화와, D-poly막의 막두께 및 막 중에 포함되는 P농도의 변화와의 관계를 나타내는 모델이 기억되어 있다. Next, the model stored in the model memory | storage part 51 is demonstrated. As described above, in the model storage section 51, a model showing the relationship between the change in the temperature in the reaction tube 2 and the flow rate of PH 3 and the change in the film thickness of the D-poly film and the P concentration contained in the film. I remember this.

일반적으로, 반응관(2) 내의 온도를 높게 하면, 형성되는 D-poly막의 막두께가 증가하고, D-poly막 중에 포함되는 P농도가 감소한다. 또한, PH3의 유량을 높이면, 형성되는 D-poly막의 막두께가 감소하고, D-poly막 중에 포함되는 P농도가 증가한다. 또한, 반응관(2) 내의 1개의 수용 위치(ZONE)의 온도 또는 PH3 유량을 변화시키면, 그 ZONE뿐만 아니라, 다른 ZONE에 대해서도, 반도체 웨이퍼(W)에 형성되는 D-poly막의 막두께, 막 중에 포함되는 P농도에 영향을 미친다. 도 4에, 이 모델의 일 예를 나타낸다. In general, when the temperature in the reaction tube 2 is increased, the film thickness of the formed D-poly film increases, and the P concentration contained in the D-poly film decreases. In addition, when the flow rate of PH 3 is increased, the film thickness of the formed D-poly film is decreased, and the P concentration contained in the D-poly film is increased. If the temperature or the PH 3 flow rate of one storage position ZONE in the reaction tube 2 is changed, the film thickness of the D-poly film formed on the semiconductor wafer W not only for the zone but also for other zones, It affects the P concentration contained in the film. An example of this model is shown in FIG.

도 4에 나타내는 바와 같이, 이 모델은, 소정 ZONE의 온도를 1℃ 또는 PH3의 유량을 1sccm 높였을 때, 각 ZONE에 형성되는 D-poly막의 막두께 및 막 중에 포함되는 P농도가 얼마만큼 변화하는지를 나타내고 있다. As shown in Fig. 4, the model shows the film thickness of the D-poly film formed in each zone and the P concentration contained in the film when the temperature of the predetermined zone is increased by 1 ° C or the flow rate of PH 3 by 1 sccm. It shows whether it changes.

예를 들면, 도 4 중의 파선으로 둘러싸인 개소는, 전력 컨트롤러(16)를 제어함으로써 히터(11)를 가열하여, Slot(5) 근방의 TOP의 온도 설정값을 1℃ 높이면, Slot(5)에 형성되는 D-poly막의 막두께가 2㎚ 증가하고, Slot(85)에 형성되는 D-poly막의 막두께가 0.1㎚감소하며, Slot(5)에 형성되는 D-poly막의 막 중에 포함되는 P농도가 0.2(E＋20)atoms/㎤ 감소하는 것을 나타내고 있다. For example, the place enclosed by the broken line in FIG. 4 heats the heater 11 by controlling the electric power controller 16, and when the temperature set value of TOP of the slot 5 vicinity is raised by 1 degreeC, it will enter into the slot 5, and so on. The film thickness of the D-poly film formed is increased by 2 nm, the film thickness of the D-poly film formed in the Slot 85 is decreased by 0.1 nm, and the P concentration contained in the film of the D-poly film formed in the Slot 5 is increased. Represents a decrease of 0.2 (E + 20) atoms / cm 3.

또한, 이 모델은, 소정 ZONE의 온도 또는 PH3의 유량을 변화시켰을 때에, 각 ZONE에 형성되는 D-poly막의 막두께 및 막 중에 포함되는 P농도가 얼마만큼 변화하는지를 나타낼 수 있는 것이면 좋고, 이것 이외의 여러 가지의 모델을 이용해도 좋다. In addition, the model, the time is changed the flow rate of the temperature or PH 3 in a predetermined ZONE, it may be any that can indicate whether the P concentration is changed much contained in the D-poly film thickness and the film formed on each ZONE, this Various other models may be used.

또한, 이 모델은, 프로세스 조건이나 장치의 상태에 따라 디폴트의 수치가 최적이지 않은 경우도 생각할 수 있는 점에서, 소프트웨어에 확장 칼만 필터 등을 부가하여 학습 기능을 탑재함으로써, 모델의 학습을 행하는 것이라도 좋다. 이 칼만 필터에 의한 학습 기능에 대해서는, 예를 들면, 미국특허 제5,991,525호 공보 등에 개시되어 있는 수법을 이용할 수 있다. In addition, since this model can be considered to be the case where the default value is not optimal depending on the process conditions and the state of the device, the model is trained by adding an extended Kalman filter or the like to the software to learn the model. Also good. As the learning function by this Kalman filter, for example, the method disclosed in U.S. Patent No. 5,991,525 can be used.

다음으로, 이상과 같이 구성된 열처리 장치(1)를 이용하여, 형성되는 D-poly막의 막두께 및 P농도를 조정하는 조정 방법(조정 처리)에 대해서 설명한다. 이 조정 처리는, 성막 처리를 행하기 전의 셋업의 단계에서 행해도, 성막 처리와 동시에 행해도 좋다. 도 5는, 본 예의 조정 처리를 설명하기 위한 플로우 차트이다. Next, the adjustment method (adjustment process) which adjusts the film thickness and P concentration of the D-poly film formed using the heat processing apparatus 1 comprised as mentioned above is demonstrated. This adjustment process may be performed at the stage of setup before performing a film-forming process, or may be performed simultaneously with film-forming process. 5 is a flowchart for explaining an adjustment process of this example.

이 조정 처리에 있어서는, 조작자는, 조작 패널(58)을 조작하여, 프로세스 종별(본 예에서는, SiH4 가스와 PH3 가스를 이용한 D-poly막의 성막)을 선택함과 함께, 도 6에 나타내는 바와 같이, 타겟으로 하는 D-poly막의 막두께, P농도를 존마다 입력한다. In this adjusting process, the operator, the operator operates the panel 58, the process type (in this example, D-poly film formation using a SiH 4 gas and PH 3 gas) with a Select which, as shown in Figure 6 As described above, the film thickness and P concentration of the target D-poly film are input for each zone.

제어부(50)(CPU(56))는, 프로세스 종별 등의 필요한 정보가 입력되었는지 아닌지를 판별한다(스텝 S1). CPU(56)는, 필요한 정보가 입력되어 있다고 판별하면(스텝 S1; Yes), 입력된 프로세스 종별에 대응하는 프로세스용 레시피를 레시피 기억부(52)로부터 읽어낸다(스텝 S2). 프로세스용 레시피에는, 반응관(2) 내의 압력, 온도, SiH4 가스의 유량, PH3 가스의 유량 등의 프로세스 조건이 기억되어 있다. 이 프로세스용 레시피에는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 반응관(2) 내의 ZONE마다, 그 온도(도 7(a)), PH3 가스의 유량(도 7(b)) 등이 기억되어 있다. The control part 50 (CPU 56) determines whether necessary information, such as a process type, was input (step S1). When the CPU 56 determines that the necessary information is input (step S1; Yes), the process recipe corresponding to the input process type is read from the recipe storage unit 52 (step S2). In the process recipe, process conditions such as the pressure in the reaction tube 2, the temperature, the flow rate of the SiH 4 gas, the flow rate of the PH 3 gas, and the like are stored. As shown in this, the recipe for a process, Figure 7, the reaction tube 2 has been stored, such as each in the ZONE, the temperature (Fig. 7 (a)), flow rate (FIG. 7 (b)) of the PH 3 gas.

다음으로, CPU(56)는, 보트 엘리베이터(7)(덮개체(6))를 강하시켜, 적어도 각 ZONE에 반도체 웨이퍼(W)(모니터 웨이퍼)를 탑재한 웨이퍼 보트(9)를 덮개체(6) 상에 배치한다. 이어서, CPU(56)는, 보트 엘리베이터(7)(덮개체(6))를 상승하여, 웨이퍼 보트(9)(모니터 웨이퍼)를 반응관(2) 내에 로드한다. 그리고, CPU(56)는, 레시피 기억부(52)로부터 읽어낸 레시피에 따라, 압력 조정부(5), 히터(11∼13)의 전력 컨트롤러(16∼18), 유량 조정부(24∼26) 등을 제어하여, 모니터 웨이퍼에 D-poly막을 성막한다(스텝 S3). Next, the CPU 56 lowers the boat elevator 7 (the lid body 6) and mounts the wafer boat 9 having the semiconductor wafer W (monitor wafer) mounted on at least each zone. 6) Place on. Subsequently, the CPU 56 lifts the boat elevator 7 (the lid 6) and loads the wafer boat 9 (monitor wafer) into the reaction tube 2. Then, the CPU 56 adjusts the pressure controller 5, the power controllers 16-18 of the heaters 11-13, the flow rate controllers 24-26, and the like, according to the recipe read from the recipe storage unit 52. Is controlled to form a D-poly film on the monitor wafer (step S3).

CPU(56)는, 성막 처리가 종료되면, 보트 엘리베이터(7)(덮개체(6))를 강하시켜, D-poly막이 성막된 모니터 웨이퍼를 언로드하고, 이 모니터 웨이퍼를, 예를 들면, 도시하지 않은 측정 장치에 반송하여, 모니터 웨이퍼에 성막된 D-poly막의 막두께 및 막 중의 P농도를 측정시킨다(스텝 S4). 측정 장치에서는, 각 모니터 웨이퍼에 형성된 D-poly막의 막두께 및 막 중의 P농도를 측정하면, 예를 들면, 도 8에 나타내는 바와 같은 측정한 D-poly막의 막두께 데이터 및 P농도 데이터를 열처리 장치(1)(CPU(56))에 송신한다. 또한, 조작자가 조작 패널(58)을 조작하여, 측정 결과를 입력해도 좋다. When the film forming process is completed, the CPU 56 lowers the boat elevator 7 (the lid 6), unloads the monitor wafer on which the D-poly film is formed, and displays the monitor wafer, for example, The film thickness of the D-poly film formed on the monitor wafer and the P concentration in the film are measured by conveying to a measuring apparatus not provided (Step S4). In the measuring apparatus, when the film thickness of the D-poly film formed on each monitor wafer and the P concentration in the film are measured, for example, the film thickness data and P concentration data of the measured D-poly film as shown in FIG. (1) (CPU 56). In addition, an operator may operate the operation panel 58 and input a measurement result.

CPU(56)는, 측정된 D-poly막의 막두께 데이터 및 P농도 데이터를 수신하면, 수신한 막두께 데이터 및 P농도 데이터가, 입력된 D-poly막의 목표 막두께 및 목표 P농도와 일치하는지 아닌지를 판별한다(스텝 S5). When the CPU 56 receives the measured film thickness data and P concentration data of the D-poly film, whether the received film thickness data and P concentration data correspond to the input target film thickness and target P concentration of the D-poly film. It is determined whether or not it is (step S5).

CPU(56)는, 양자가 일치하지 않는다고 판별하면(스텝 S5; No), 반응관(2) 내의 각 ZONE의 온도 및 PH3 가스의 유량을 산출(조정)한다(스텝 S6). If the CPU 56 determines that the two do not coincide (step S5; No), the CPU 56 calculates (adjusts) the temperature of each zone in the reaction tube 2 and the flow rate of the PH 3 gas (step S6).

각 ZONE의 온도 및 PH3 가스의 유량의 산출은, 예를 들면, 도 4에 나타내는 소정 ZONE의 온도, PH3의 유량과, 각 ZONE에 형성되는 D-poly막의 막두께 및 막 중에 포함되는 P농도와의 관계를 나타내는 모델로부터, 목표 막두께, 목표 P농도가 되는 바와 같은 소정 ZONE의 온도 및 PH3의 유량을 최적화 알고리즘을 이용하여 산출한다. 예를 들면, 도 8에 나타내는 측정 결과의 경우, 각 ZONE의 온도, PH3의 유량은, 도 9에 나타내는 값(온도 및 유량)이 산출된다. The calculation of the temperature of each zone and the flow rate of the PH 3 gas includes, for example, the temperature of the predetermined zone shown in FIG. 4, the flow rate of PH 3, the film thickness of the D-poly film formed in each zone, and P contained in the film. From the model showing the relationship with the concentration, the target film thickness, the temperature of the predetermined zone as the target P concentration, and the flow rate of PH 3 are calculated using an optimization algorithm. For example, in the case of the measurement results shown in Figure 8, the flow rate of each ZONE temperature, the PH 3 is calculated, the value (temperature and flow rate) shown in Fig.

다음으로, CPU(56)는, 읽어낸 레시피의 각 ZONE의 온도 및 PH3 가스의 유량을, 산출한 온도 및 유량으로 갱신하고(스텝 S7), 재차, 스텝 S3∼스텝 S5를 실행한다. 즉, CPU(56)는, 반응관(2) 내의 온도에 대해서, 히터(11)의 온도를 582.8℃, 히터(12)의 온도를 579.9℃, 히터(13)의 온도를 577.1℃가 되도록, 전력 컨트롤러(16∼18)를 제어한다. 또한, CPU(56)는, PH3 가스의 공급시에, PH3 가스 공급관(21)으로부터 42.2sccm, PH3 가스 공급관(22)으로부터 28.9sccm, PH3 가스 공급관(23)으로부터 77.0sccm의 PH3 가스를 공급할 수 있도록 유량 조정부(24∼26)를 제어한다. 그리고, CPU(56)는, 모니터 웨이퍼에 D-poly막을 성막하고(스텝 S3), 도시하지 않은 측정 장치에 D-poly막의 막두께 및 P농도를 측정시킨 후(스텝 S4), 입력된 D-poly막의 목표 막두께 및 목표 P농도와 일치하는지 아닌지를 판별한다(스텝 S5). 본 예의 경우, 도 10에 나타내는 바와 같이, 측정한 D-poly막의 막두께 및 P농도와 입력된 D-poly막의 목표 막두께 및 목표 P농도가 일치했다. 이와 같이, 열처리 장치나 프로세스에 관한 지식이나 경험이 없는 조작자라도 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 목표한 대로의 D-poly막을 형성할 수 있었다. 또한, CPU(56)는, 양자가 일치하지 않는다고 판별하면(스텝 S5; No), 재차, 스텝 S6, 스텝 S7, 스텝 S3∼스텝 S5를 실행한다. Next, the CPU 56 updates the temperature of each zone of the read recipe and the flow rate of the PH 3 gas to the calculated temperature and flow rate (step S7), and executes steps S3 to S5 again. That is, the CPU 56 has a temperature of the heater 11 at 582.8 ° C, a temperature of the heater 12 at 579.9 ° C, and a temperature of the heater 13 at 577.1 ° C with respect to the temperature in the reaction tube 2, The power controllers 16 to 18 are controlled. In addition, CPU (56) is, at the time of supply of the PH 3 gas, PH 3 gas supply pipe 21 from the 42.2sccm, PH 3 gas from a supply pipe (22) 28.9sccm, the PH 3 77.0sccm from the gas supply pipe (23), PH The flow rate adjusting units 24 to 26 are controlled to supply 3 gases. Then, the CPU 56 forms a D-poly film on the monitor wafer (step S3), and after measuring the film thickness and P concentration of the D-poly film with a measuring device (not shown) (step S4), the input D- Whether or not the film thickness coincides with the target film thickness and target P concentration is determined (step S5). In this example, as shown in Fig. 10, the film thickness and P concentration of the measured D-poly film and the target film thickness and target P concentration of the input D-poly film coincided with each other. In this manner, even an operator without knowledge or experience in the heat treatment apparatus or the process could form the target D-poly film on the surface of the semiconductor wafer W. If the CPU 56 determines that the two do not match (step S5; No), the CPU 56 executes step S6, step S7, and step S3 to step S5 again.

그리고, CPU(56)는, 양자가 일치한다고 판별하면(스텝 S5; Yes), 이 처리를 종료한다. If the CPU 56 determines that both match (step S5; Yes), this processing ends.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 프로세스 종별과, 타겟으로 하는 D-poly막의 목표 막두께 및 P농도를 입력하는 것만으로, 각 ZONE의 온도 및 PH3 가스의 유량을 조정하여, 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 목표한 대로의 D-poly막을 형성할 수 있다. 이 때문에, 열처리 장치나 프로세스에 관한 지식이나 경험이 없는 조작자라도 처리를 용이하게 조정할 수 있다. As described above, according to the present embodiment, the semiconductor wafer is adjusted only by inputting the process type and the target film thickness and the P concentration of the target D-poly film to adjust the temperature of each zone and the flow rate of PH 3 gas. The target D-poly film can be formed on the surface of (W). For this reason, even an operator without knowledge or experience in the heat treatment apparatus or the process can easily adjust the treatment.

또한, 본 발명은, 상기의 실시 형태로 한정되지 않고, 여러 가지의 변형, 응용이 가능하다. 이하, 본 발명에 적용 가능한 다른 실시 형태에 대해서 설명한다. In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various deformation | transformation and application are possible. Hereinafter, other embodiment applicable to this invention is described.

상기 실시 형태에서는, 측정한 D-poly막의 막두께 및 P농도와, 목표로 하는 D-poly막의 막두께 및 P농도를 일치시키는 경우를 예로 본 발명을 설명했지만, 예를 들면, 목표로 하는 D-poly막의 막두께 및 P농도에 허용 가능한 범위, 예를 들면, ±1％ 정도의 범위를 형성하고, 이 범위 내에 측정한 D-poly막의 막두께 및 P농도가 포함되는 경우에 조정 처리를 종료시켜도 좋다. In the above embodiment, the present invention has been described as an example in which the film thickness and P concentration of the measured D-poly film and the film thickness and P concentration of the target D-poly film are coincident with each other. The adjustment process is terminated when the allowable range of the film thickness and the P concentration of the poly film is formed, for example, about ± 1%, and the film thickness and the P concentration of the D-poly film measured within this range are included. You may have to.

상기 실시 형태에서는, 성막용 가스로서 SiH4 가스를 이용하고, 도프용 가스로서 PH3 가스를 이용하여 인 도프 폴리실리콘막(D-poly막)을 형성하는 경우를 예로 본 발명을 설명했지만, 도프시키는 불순물은 인으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 보론(B)이라도 좋다. 또한, 성막 가스는 SiH4로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, Si2H6 가스라도 좋다. 또한, 형성하는 막은 폴리실리콘막으로 한정되는 것이 아니고, SiO2막, SiN막 등의 각종의 성막에 본 발명을 적용 가능하다. In the above embodiment, the present invention has been described as an example in which a phosphorus-doped polysilicon film (D-poly film) is formed using SiH 4 gas as the film forming gas and PH 3 gas as the dope gas. The impurity to make is not limited to phosphorus, For example, boron (B) may be sufficient. Further, the film forming gas is not limited to SiH 4, for example, it may be a Si 2 H 6 gas. The film to be formed is not limited to a polysilicon film, and the present invention can be applied to various types of film formation such as SiO 2 film, SiN film and the like.

상기 실시 형태에서는, 각 ZONE의 온도 및 PH3 가스의 유량을 조정함으로써, 목표로 하는 막두께 및 P농도의 D-poly막을 형성하는 경우를 예로 본 발명을 설명했지만, 예를 들면, 목표로 하는 막의 특성으로서, 시트 저항과 같은 막질이라도 좋다. In the above embodiment, the present invention has been described as an example by adjusting the temperature of each zone and the flow rate of the PH 3 gas to form a target film thickness and a P-concentration D-poly film, but for example, As the characteristic of the film, a film quality such as sheet resistance may be used.

상기 실시 형태에서는, D-Poly막의 성막 처리의 경우를 예로 본 발명을 설명했지만, 처리의 종류는 임의이며, 타 종류의 막을 형성하는 CVD 장치, 산화 장치 등의 여러 가지 배치식의 열처리 장치에 적용 가능하다. In the above embodiment, the present invention has been described by taking the case of the film-forming treatment of the D-Poly film as an example, but the type of treatment is arbitrary, and is applied to various batch heat treatment apparatuses such as CVD apparatuses and oxidation apparatuses for forming other kinds of films. It is possible.

또한, 상기 실시 형태에서는, 성막 처리에 의해 형성된 막의 막두께와 불순물 농도를 조정하는 경우를 예로 본 발명을 설명했지만, 예를 들면, 불순물 확산 처리에서의 확산 농도 혹은 확산 깊이, 에칭 레이트, 반사율, 매입 특성, 스텝 커버리지 등의 여러 가지 열처리 결과의 적정화에 이용해도 좋다. In the above embodiment, the present invention has been described as an example of adjusting the film thickness and the impurity concentration of the film formed by the film formation process. For example, the diffusion concentration or the diffusion depth in the impurity diffusion process, the etching rate, the reflectance, You may use for the optimization of various heat processing results, such as a embedding characteristic and step coverage.

상기 실시 형태에서는, 열처리 장치(1)에 3개의 PH3 가스 공급관이 형성되어 있는 경우를 예로 본 발명을 설명했지만, PH3 가스 공급관의 수는 2개라도, 4개 이상이라도 좋고, 임의로 설정 가능하다. 또한, 히터의 단 수(존의 수)나, 각 존으로부터 추출하는 모니터 웨이퍼의 수 등은 임의로 설정 가능하다. In the above embodiment, the present invention has been described as an example in which three PH 3 gas supply pipes are formed in the heat treatment apparatus 1, but the number of the PH 3 gas supply pipes may be two, four or more, and can be arbitrarily set. Do. In addition, the number of stages (the number of zones) of a heater, the number of monitor wafers extracted from each zone, etc. can be set arbitrarily.

상기 실시 형태에서는, 단관 구조의 배치식 열처리 장치의 경우를 예로 본 발명을 설명했지만, 예를 들면, 반응관(2)이 내관과 외관으로 구성된 2중관 구조의 배치식 종형 열처리 장치에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명은, 반도체 웨이퍼의 처리로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, FPD 기판, 유리 기판, PDP 기판 등의 처리에도 적용 가능하다. In the above embodiment, the present invention has been described as an example of a batch heat treatment apparatus having a single tube structure. For example, the present invention is applied to a batch type heat treatment apparatus having a double tube structure in which the reaction tube 2 is composed of an inner tube and an outer appearance. It is also possible to apply. In addition, this invention is not limited to the process of a semiconductor wafer, For example, it is applicable also to the process of an FPD board | substrate, a glass substrate, a PDP board | substrate.

본 발명의 실시 형태에 따른 제어부(50)는, 전용의 시스템에 의하지 않고, 통상의 컴퓨터 시스템을 이용하여 실현 가능하다. 예를 들면, 범용 컴퓨터에, 전술한 처리를 실행하기 위한 프로그램을 격납한 기록 매체(플렉시블 디스크, CD-ROM 등)로부터 당해 프로그램을 인스톨함으로써, 전술한 처리를 실행하는 제어부(50)를 구성할 수 있다. The control part 50 which concerns on embodiment of this invention can be implement | achieved using a normal computer system, not using a dedicated system. For example, by installing the program from a recording medium (flexible disk, CD-ROM, etc.) that stores a program for executing the above-mentioned process in a general-purpose computer, the control unit 50 for executing the above-described process can be configured. Can be.

그리고, 이들 프로그램을 공급하기 위한 수단은 임의이다. 전술한 바와 같이 소정의 기록 매체를 통하여 공급할 수 있는 것 외에, 예를 들면, 통신 회선, 통신 네트워크, 통신 시스템 등을 통하여 공급해도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 통신 네트워크의 게시판(BBS)에 당해 프로그램을 게시하고, 이것을 네트워크를 통하여 반송파에 중첩하여 제공해도 좋다. 그리고, 이와 같이 제공된 프로그램을 기동하고, OS의 제어하에서, 다른 애플리케이션 프로그램과 동일하게 실행함으로써, 전술한 처리를 실행할 수 있다. The means for supplying these programs is arbitrary. As described above, in addition to being able to be supplied through a predetermined recording medium, for example, it may be supplied via a communication line, a communication network, a communication system, or the like. In this case, for example, the program may be posted on a bulletin board (BBS) of a communication network, and this may be provided by being superimposed on a carrier through the network. Then, the above-described processing can be executed by starting up the program provided in this way and executing it in the same manner as other application programs under the control of the OS.

본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리체를 열처리하는 열처리 시스템에 유용하다. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for a heat treatment system for heat treating a target object such as a semiconductor wafer.

1 : 열처리 장치
2 : 반응관
3 : 매니폴드
6 : 덮개체
9 : 웨이퍼 보트
10 : 히터부
11∼13 : 히터
16∼18 : 전력 컨트롤러
21∼23 : 처리 가스 공급관
24∼26 : 유량 조정부
50 : 제어부
51 : 모델 기억부
52 : 레시피 기억부
53 : ROM
54 : RAM
56 : CPU
W : 반도체 웨이퍼1: Heat treatment apparatus
2: Reaction tube
3: manifold
6: cover body
9: Wafer Boat
10: heater unit
11 to 13: heater
16-18: power controller
21 to 23: process gas supply pipe
24 to 26: flow rate adjusting part
50:
51: model memory
52: recipe memory
53: ROM
54: RAM
56: CPU
W: Semiconductor wafer

Claims (7)

복수매의 피(被)처리체를 수용하는 처리실 내를 가열하는 가열 수단과,
상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 복수의 처리 가스 공급 수단과,
상기 가열 수단에 의해 가열되는 처리실 내의 온도, 상기 처리 가스 공급 수단에 의해 공급시키는 처리 가스의 유량을 포함하는, 처리 내용에 따른 열처리 조건을 기억하는 열처리 조건 기억 수단과,
상기 처리실 내의 온도 및 상기 처리 가스의 유량의 변화와, 열처리 결과를 나타내는 열처리 특성의 변화와의 관계를 나타내는 모델을 기억하는 모델 기억 수단과,
상기 열처리 조건 기억 수단에 의해 기억된 열처리 조건으로 상기 피처리체를 열처리하는 열처리 수단과,
상기 열처리 수단에 의해 열처리된 열처리 결과가 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는지 아닌지를 판별하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하지 않는다고 판별하면, 당해 열처리 특성과 상기 모델 기억 수단에 의해 기억된 모델에 기초하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는 바와 같은 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량을 산출하는 산출 수단과,
상기 열처리 조건 기억 수단에 의해 기억된 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량을 상기 산출 수단에 의해 산출된 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량으로 각각 변경하고, 변경한 열처리 조건으로 상기 피처리체를 열처리하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는 열처리로 조정하는 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 시스템.Heating means for heating the inside of the processing chamber accommodating a plurality of workpieces;
A plurality of processing gas supply means for supplying a processing gas into the processing chamber;
Heat treatment condition storage means for storing a heat treatment condition according to the contents of the treatment, including a temperature in the process chamber heated by the heating means and a flow rate of the process gas supplied by the process gas supply means;
Model storage means for storing a model indicating a relationship between a change in temperature in the processing chamber and a flow rate of the processing gas and a change in heat treatment characteristics indicating a heat treatment result;
Heat treatment means for heat-treating the object under heat treatment conditions stored by the heat treatment condition storage means;
If it is determined whether the heat treatment result heat-treated by the heat treatment means satisfies the target heat treatment characteristic, and if it is determined that the target heat treatment characteristic is not satisfied, the heat treatment characteristic and the model stored by the model storage means are determined. Calculating means for calculating the flow rate of the temperature and the processing gas in the processing chamber as satisfying the target heat treatment characteristics based on the above;
The temperature in the processing chamber and the flow rate of the processing gas stored by the heat treatment condition storage means are respectively changed to the temperature in the processing chamber and the flow rate of the processing gas calculated by the calculation means, and the heat treatment target object is subjected to the changed heat treatment conditions. And adjusting means for adjusting the heat treatment to satisfy the target heat treatment characteristics. 제1항에 있어서,
상기 처리실은 복수의 존으로 구분되고,
상기 모델 기억 수단에 기억된 모델은, 존마다의 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량의 변화와, 존마다의 열처리 특성의 변화와의 관계를 나타내고,
상기 가열 수단은, 상기 처리실 내의 존마다 온도 설정 가능하고,
상기 처리 가스 공급 수단은, 상기 처리실 내의 존마다 처리 가스의 유량을 설정 가능한 것을 특징으로 하는 열처리 시스템.The method of claim 1,
The processing chamber is divided into a plurality of zones,
The model stored in the said model storage means shows the relationship between the change of the temperature in the process chamber for each zone, the flow volume of a process gas, and the change of the heat processing characteristic for each zone,
The heating means can set the temperature for each zone in the processing chamber,
The processing gas supply means is capable of setting a flow rate of the processing gas for each zone in the processing chamber. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 처리 내용은 성막 처리인 것을 특징으로 하는 열처리 시스템.3. The method according to claim 1 or 2,
The heat treatment system, wherein the treatment content is a film formation process. 복수매의 피처리체를 수용하는 처리실 내를 가열하는 가열 수단과, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 복수의 처리 가스 공급 수단과, 상기 가열 수단에 의해 가열되는 처리실 내의 온도, 상기 처리 가스 공급 수단에 의해 공급시키는 처리 가스의 유량을 포함하는, 처리 내용에 따른 열처리 조건을 기억하는 열처리 조건 기억 수단과, 상기 열처리 조건 기억 수단에 의해 기억된 열처리 조건으로 상기 피처리체를 열처리하는 열처리 수단을 구비하는 열처리 장치의 열처리 방법으로서,
상기 처리실 내의 온도 및 상기 처리 가스의 유량의 변화와, 열처리 결과를 나타내는 열처리 특성의 변화와의 관계를 나타내는 모델을 기억하고,
상기 열처리 수단에 의해 열처리된 열처리 결과가 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는지 아닌지를 판별하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하지 않는다고 판별하면, 당해 열처리 특성과 상기 기억된 모델에 기초하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는 바와 같은 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량을 산출하는 산출 공정과,
상기 열처리 조건 기억 수단에 의해 기억된 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량을 상기 산출 공정에서 산출된 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량으로 각각 변경하고, 변경한 열처리 조건으로 상기 피처리체를 열처리하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는 열처리로 조정하는 조정 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.Heating means for heating the inside of the processing chamber accommodating a plurality of workpieces, a plurality of processing gas supply means for supplying the processing gas into the processing chamber, a temperature in the processing chamber heated by the heating means, and the processing gas supply means. A heat treatment comprising a heat treatment condition storage means for storing the heat treatment conditions according to the treatment contents including a flow rate of the processing gas to be supplied by the heat treatment means, and heat treatment means for heat-treating the object under heat treatment conditions stored by the heat treatment condition storage means. As a heat treatment method of the device,
The model which shows the relationship between the temperature in the said process chamber, the change of the flow volume of the said processing gas, and the change of the heat processing characteristic which shows a heat processing result is memorized,
If it is determined whether the heat treatment result heat-treated by the heat treatment means satisfies the target heat treatment characteristic, and if it is determined that the target heat treatment characteristic is not satisfied, the target heat treatment characteristic and the stored model are based on the target heat treatment characteristic. A calculating step of calculating a temperature in the processing chamber and a flow rate of the processing gas as satisfying the heat treatment characteristics of
The temperature in the processing chamber and the flow rate of the processing gas stored by the heat treatment condition storage means are respectively changed to the temperature in the processing chamber and the flow rate of the processing gas calculated in the calculation step, and the heat treatment target object is subjected to heat treatment under the changed heat treatment conditions. And an adjustment step of adjusting to a heat treatment that satisfies the target heat treatment characteristics. 제4항에 있어서,
상기 처리실은 복수의 존으로 구분되고,
상기 모델은, 존마다의 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량의 변화와, 존마다의 열처리 특성의 변화와의 관계를 나타내고,
상기 가열 수단은, 상기 처리실 내의 존마다 온도 설정 가능하고,
상기 처리 가스 공급 수단은, 상기 처리실 내의 존마다 처리 가스의 유량을 설정 가능한 것을 특징으로 하는 열처리 방법.5. The method of claim 4,
The processing chamber is divided into a plurality of zones,
The said model shows the relationship between the change of the temperature in the process chamber for every zone, the flow volume of a process gas, and the change of the heat processing characteristic for every zone,
The heating means can set the temperature for each zone in the processing chamber,
The processing gas supply means is capable of setting a flow rate of the processing gas for each zone in the processing chamber. 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 처리 내용은 성막 처리인 것을 특징으로 하는 열처리 방법.The method according to claim 4 or 5,
The said heat treatment method is a film-forming process. 컴퓨터를,
복수매의 피처리체를 수용하는 처리실 내를 가열하는 가열 수단에 의해 가열되는 처리실 내의 온도, 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 복수의 처리 가스 공급 수단에 의해 공급시키는 처리 가스의 유량을 포함하는, 처리 내용에 따른 열처리 조건을 기억하는 열처리 조건 기억 수단,
상기 처리실 내의 온도 및 상기 처리 가스의 유량의 변화와, 열처리 결과를 나타내는 열처리 특성의 변화와의 관계를 나타내는 모델을 기억하는 모델 기억 수단,
상기 열처리 조건 기억 수단에 의해 기억된 열처리 조건으로 상기 피처리체를 열처리하는 열처리 수단,
상기 열처리 수단에 의해 열처리된 열처리 결과가 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는지 아닌지를 판별하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하지 않는다고 판별하면, 당해 열처리 특성과 상기 모델 기억 수단에 의해 기억된 모델에 기초하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는 바와 같은 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량을 산출하는 산출 수단,
상기 열처리 조건 기억 수단에 의해 기억된 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량을 상기 산출 수단에 의해 산출된 처리실 내의 온도 및 처리 가스의 유량으로 각각 변경하고, 변경한 열처리 조건으로 상기 피처리체를 열처리하여, 상기 목표로 하는 열처리 특성을 충족하는 열처리로 조정하는 조정 수단으로서 기능시키는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능 기록매체.Computer,
A process including a temperature in the processing chamber heated by a heating means for heating the inside of the processing chamber accommodating a plurality of target objects, and a flow rate of the processing gas supplied by the plurality of processing gas supply means for supplying the processing gas into the processing chamber. Heat treatment condition storage means for storing heat treatment conditions according to the contents;
Model storage means for storing a model indicating a relationship between a change in temperature in the processing chamber and a flow rate of the processing gas and a change in heat treatment characteristics indicating a heat treatment result;
Heat treatment means for heat-treating the object under heat treatment conditions memorized by the heat treatment condition storage means;
If it is determined whether the heat treatment result heat-treated by the heat treatment means satisfies the target heat treatment characteristic, and if it is determined that the target heat treatment characteristic is not satisfied, the heat treatment characteristic and the model stored by the model storage means are determined. Calculation means for calculating the flow rate of the temperature and the processing gas in the processing chamber as satisfying the target heat treatment characteristics based on the above;
The temperature in the processing chamber and the flow rate of the processing gas stored by the heat treatment condition storage means are respectively changed to the temperature in the processing chamber and the flow rate of the processing gas calculated by the calculation means, and the heat treatment target object is subjected to the changed heat treatment conditions. A computer readable recording medium having recorded thereon a program functioning as an adjusting means for adjusting to heat treatment that satisfies the target heat treatment characteristics.
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